При бурении скважин с использованием бурового раствора на водной основе часть химических элементов фильтрата переходит в пластовую воду, меняя первоначальный состав и свойства пластовых вод. В этих условиях получение проб пластовой воды возможно при прокачки значительного ее объема, что не всегда учитывается в реальной промысловой среде. В итоге появляются результаты анализов не пластовых вод, а их смесей с техническими водами.
В связи с тем, что минерализация вод нефтеносного пласта влияет на оценку запасов углеводородного сырья (УВС) важно знать ее истинное значение. Минерализация воды коррелирует с её удельным электрическим сопротивлением (УЭС) по соответствующей палетке [1]. УЭС воды в соответствии с моделью Арчи-Дахнова определяет коэффициент водонасыщенности пласта, отнимая который от единицы получаем коэффициент нефтегазонасыщенности [2]. Последний участвует в формулах подсчета запасов УВС.
Цель статьи — разработка методического подхода к восстановлению значений минерализации пластовых вод в их смесях с фильтратами бурового раствора на основе анализа изменения генетических коэффициентов.
Проблемой смешения вод разного состава и генезиса занимались многие специалисты, с начала прошлого века. Так в 1909 году русский гидрогеолог А.Н. Огильви публикует статью, где устанавливает прямолинейный закон смешения двух вод, предлагает для применения диаграмму, которую впоследствии назовут его именем. В 1952 году П.И. Желтов предложил использовать диаграмму Огильви для определения объемных соотношений смешиваемых вод. Данную диаграмму Ю.П. Гаттенбергер использовал для прогнозирования отложений сульфатных солей.
В нефтяной отрасти проблема смешения двух вод исследовалась П.К. Азимовым и
И.Б. Розенбергом в Ферганской долине Узбекистана; Ш.Ф. Мехтиевым, А.Р. Ахундовым, Е.А. Ворошиловым в Азербайджане; А.М. Никаноровым, А.Н. Шалаевым на Северном Кавказе; Ф.С. Исмайловым и Ф.М. Гаджиевым на месторождении нефти Гюнешли, расположенном в Азербайджанском секторе Каспийского моря; В.Д. Порошиным, В.Г. Гуляевым, М.В. Радченко, И.С. Мельничуком, Б.В. Маракасовым в Тимано-Печерской провинции; В.В. Муляком, А.Г. Морозовым, А.В. Третьяковой, В.В. Коцур, А.А. Ефремовой в Припятской нефтегазовой области Беларуси и т.д.

Объектом исследования являются генетические коэффициенты на основе хлора как инструмент расчета минерализации воды нефтеносного пласта.
Генетические коэффициенты подобраны такие, чтобы другие компоненты, кроме хлора, являлись также относительно устойчивыми. Первый выбранный коэффициент — это rNa/rCl (где rNa — содержание натрия в эквивалентной форме, rCl — содержание хлора в эквивалентной форме), так как натрий, как и хлор, максимально долго держится в растворе, не взаимодействуя с другими компонентами, не адсорбируясь, не вступая в ионный обмен. Граничное значение коэффициента 0,87. Если полученные значения меньше данного, то вода считается принадлежащей к водам морского генезиса и находящейся под воздействием элизионного типа водообмена [3, 4]. Но нужно тут отметить, что для Восточной Сибири, например, этот коэффициент снижается до 0,5 и ниже, что нужно учитывать при применении предлагаемого метода.
Для северных газовых месторождений данный коэффициент равен 0,9. Его мы и будем использовать для наших целей, так как наши данные относятся к этому типу месторождений.
Второй выбранный коэффициент — Cl/Br (где Cl — это содержание хлора в весовой форме, Br — содержание брома в весовой форме), так как бром является относительно инертным элементом при смешении различных вод. Его химическая активность даже немного меньше хлора. Граничное значение данного коэффициента, указывающим на принадлежность воды к элизионной, 300. Также, если полученные значения меньше данного, то вода считается элизионной [4, 5]. Польза от одновременного использования этих двух генетических коэффициентов заключается в том, что в одном коэффициенте содержание хлора в знаменателе, а в другом в числителе, что позволит точнее смоделировать содержание хлора в воде нефтеносного пласта.
Также для применения нашего подхода был использован коэффициент (rSО4/rСl)×100 (где rSО4 — это содержание сульфат-иона в эквивалентной форме, rCl — это содержание хлора в эквивалентной форме). Пониженные содержания данного коэффициента в конкретном водоносном пласте по сравнению с другими можно интерпретировать как идентификацию протекания процесса сульфатредукции, связанную с наличием УВС [6]. Обеднение подземных вод сульфатами за счет их восстановления является поисковым признаком нефтегазоносности [7]. Поэтому данные воды можно считать в основе своей элизионными. Можно предположить, что здесь имеет место техногенно обусловленная сульфатредукция, но так как скважина поисков-разведочная, то примем, что она имеет естественное происхождение.
Используемые генетические коэффициенты подземных вод с интерпретацией их значений приведены на рисунке 1.

В качестве исходных данных для исследования взята информация по поисково-разведочной скважине, пробуренной в Западной Сибири. В скважине отобраны пробы пластовой воды на нескольких глубинах методом MDT (Modular Formation Dynamics Tester) — модульный динамический испытатель пластов. Глубина отбора проб: 2 854,5 м, 2 957,7 м, 3 051,1 м, 3 169,7 м, 3 641,2 м. Пластовые давления, замеренные при отборе проб: 66,27–98,69 МПа. Пластовые температуры, замеренные при отборе проб: 69,4–90,4 °С.
Пробы отобраны в сентябре 2023 года, исследованы в октябре 2023 года.
Все результаты анализов пластовых вод были проверены на электронейтральность. Проверка показала, что наиболее корректный анализ воды с глубины 3 169,7 м. Он и был использован для дальнейшей работы после небольшой корректировки.
Кроме того, пластовая вода с данной глубины имеет наименьшее значение коэффициента (rSО₄/rСl)×100. Он равен 0,93. Данный факт может говорить о сульфатредукции, обусловленной восстановительной средой, которую обеспечивает присутствие УВС.
Необходимые для исследования данные по воде с глубины 3 169,7 м приведены в таблице 1.

На основе исходных данных по пробе воды, отобранной с выбранной глубины, рассчитаем коэффициент rNa/rCl. Он равен 1,17 и превышает 0,9 за счет примеси пресной воды. Так как в пресной воде бурового раствора хлора меньше, чем в пластовой, отобранной с рассматриваемой глубины, то уменьшим содержание хлора таким образом, чтобы коэффициент стал равен 0,9, т.е. соответствующим элизионный воде пласта, содержащего УВС. Данное содержание хлора равно 193,42 мг-экв/дм³ или 6 858,17 мг/дм³.
Но нужно учитывать, что данное содержание хлора, возможно, завышено, так как при проникновении в пласт воды бурового раствора содержание натрия могло увеличиться, поскольку при проходке скважин под эксплуатационную колонну в состав бурового раствора добавляют соединения натрия, такие как каустическая сода (NaOH), кальцинированная сода (Na2CO3), формиат
натрия (HCOONa). Таким образом, в исходной воде пласта содержание натрия, возможно, должно быть меньше, и соответственно для выхода на коэффициент 0,9 содержание хлора тоже будет меньше, чем мы рассчитали.
Проверим полученное нами содержание хлора на втором выбранном нами коэффициенте Cl/Br. Его значение по исходным данным равно 232,09. Если же применить рассчитанное нами содержание хлора 6 858,17 мг/дм3, то значение данного коэффициента будет 301,46, что превышает порог элизионных вод, значение которого 300. Уменьшим значение содержания хлора так, чтобы коэффициент принял пороговый уровень. Искомое значение содержания хлора в исходной пластовой воде будет 6 825 мг/дм³. Расчет увеличения содержания брома, так как он был разбавлен водой бурового раствора, только уменьшит данный коэффициент и сохранит его значение до 300. Таким образом, после наших расчетов содержание хлора увеличилось на 1 544,92 мг/дм3, что составляет 29,26 %.
Используя известный факт линейной связи содержания хлора и минерализации, мы можем применить полученные проценты к минерализации. Искомое значение минерализации в пластовой воде будет равно 14 820,51 мг/дм³.
Таким образом, рассчитанная предложенным методом корректировка минерализации составила 29,26 %, и такое же количество воды бурового раствора было смешано с исходной пластовой водой нефтегазоносного пласта во время бурения. Соотношение вод составило 2/7.